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    分析 | GaN充電器只是開始,氮化鎵的落地之路

      近期在小米10的發布會上,雷軍發布了的一款 GaN(氮化鎵)充電器,讓氮化鎵這種新材料大放異彩。氮化鎵相關概念股瞬間大漲,截止到2月17日A股相關上市公司中,三安光電、士蘭微、華微電子和海特高新均實現了大漲,21只個股市值累計增加292億。

      未來國家重點研發核心

      熟悉新材料情報NMT的同學,一定注意到了氮化鎵是新材料情報NMT的常客,也是我們關注最多的新材料之一。以氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料(第三代半導體材料)具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率等特點和優勢,被廣泛應用于新能源汽車、軌道交通、智能電網、新一代移動通信、消費類電子等領域,被視為支撐能源、交通、信息、國防等產業發展的核心技術。

      小米充電器引爆氮化鎵市場

      第三代半導體材料中,絕大部分材料還在實驗室階段,但氮化鎵和碳化硅已經獲得大量的應用,特別是碳化硅應用較為廣泛。近幾年,氮化鎵的研發應用也進入快車道,但凡應用落地的行業必定引發行業的震動和格局重組。

      雷軍在充電器發布中的一段描述,有助于我們揭開氮化鎵的神秘面紗,“我以前是碼農,當時每天都背著筆記本電腦,最恨帶「鐵疙瘩」充電器,又丑又大又重。看看今天的 GaN 充電器,唇膏大小,實在太方便。” 這款功率達到 65W 的充電器,大小卻做到了只有同功率充電器的三分之一,這些得益于氮化鎵電阻低,電導損耗小;開關頻率高;禁帶寬度大;化學性能穩定;抗輻照能力強等特點。

      氮化鎵的應用遠不止充電器

      小米氮化鎵充電器只是氮化鎵材料落地的場景之一,只是個開始。和小米充電器一樣,氮化鎵的其他落地場景也與該材料的特性有著直接的關系。

      首先,禁帶寬度大。氮化鎵禁帶寬度大的這個特性,是5G 射頻應用技術的絕配。因為禁頻帶寬更大,因而它可以承受更高的工作電壓,這也使得氮化鎵射頻天線相比起其他半導體材料擁有更高的瞬時帶寬。這一點,正是5G網絡使用載波聚合技術以及高頻率的載波所要達到的目的。氮化鎵在射頻應用方面的基站PA應用,讓為華為代工PA芯片的三安集成出盡了風頭。

      其次,功率密度高。5G的一個關鍵技術是Massive MIMO,該技術保證了5G連接的高可靠性。但這這個技術則要求基站需要配備大量的陣列天線,而功率密度更高的氮化鎵則可有效縮小這些陣列天線的體積,讓5G基站可以較好地隱藏在路燈、電線桿上。

      再次,開關頻率高。氮化鎵開關頻率高的特點,在無人駕駛技術上發揮地淋漓盡致。激光雷達之于無人駕駛就相當于人的眼睛,而氮化鎵就是讓這雙眼睛變得更加靈敏的其中一位幕后功臣。由于這個特性,使得應用氮化鎵的激光雷達相比起主流應用硅元素制作的激光雷達,反應速度高出100倍。雖然最終效果還會受到算力等因素影響,不能達到100倍的效果,但是運用氮化鎵場效應晶體管的激光雷達,經過測試確實可以讓這雙「眼睛」的靈敏度大幅提高,物體識別精度也會更高,讓自動駕駛更加安全。

      風口上龍頭保持地位也不易

      除了在5G基站、天線,無人駕駛等領域,在超級計算機、國防、衛星等領域同樣可以能看到氮化鎵的身影。行業預計2025年氮化鎵的市場規模超過100億美元,屆時國內將會出現一批新的龍頭企業,目前來看有潛力的有:

      三安光電:LED照明龍頭,miniLED龍頭,第三代半導體芯片代工龍頭,已建成國內第一條第三代半導體6″生產線,未來該公司有望成為5000億市值的龍頭企業;

      聞泰科技:收購的安世半導體在車載OBC 領域全球領先,聞泰科技在電動車爆發式增長的階段,將是最大的受益者。聞泰的手機ODM+安世的汽車半導體IDM融合,有望成為消費電子和汽車電子制造雙龍頭的唯一標的,證券公司給予5000億的市值預估。

      海陸重工:旗下江蘇能華是氮化鎵的IDM企業有專業研發、生產以氮化鎵( GaN)為代表的復合半導體高性能晶圓,并用其做成功率器件。

      欲戴王冠,則必承其重。我們在看到氮化鎵的廣泛應用場景打開了我們對這種材料落地的無限暢想的同時,也應注意到龍頭企業想要保持行業地位,不得不保持持續的巨額研發投入以解決大規模商用的各種難題,比如控制合成成本的問題等。


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